Фамилия Думоян звучит как типичная армянская фамилия, и это действительно так. Её образует суффикс -ян, который в армянском языке указывает на принадлежность к роду или происхождение («из рода такого-то»). Основа — Дум- — восходит к личному имени или прозвищу Дум. В армянской ономастике имя Дум могло быть сокращённой формой от более сложных имён (например, Думасп) или самостоятельным прозвищем, которое давали человеку за какую-то особенность.

Значение корня «дум» неочевидно. В армянском языке слово «дум» (դում) означает «тыква» или «круглый плод», но вряд ли прозвище давали напрямую по овощу — скорее, это метафора: круглый, полный человек или, наоборот, упрямый, «твёрдый как тыква». Есть и другая версия: «дум» может быть искажением от «тун» (дом, род) или от тюркского «думан» (туман), но эти гипотезы слабые, так как фонетика не совпадает. Правдоподобнее всего, что прозвище Дум имело бытовой, описательный характер, а фамилия Думоян — это «из рода Думоя», то есть потомок человека с таким прозвищем.

Географически фамилия тяготеет к исторической Западной Армении и регионам, откуда армяне расселялись после геноцида 1915 года. В современной России и Армении Думояны встречаются редко, что говорит о локальном происхождении — возможно, от одного родового гнезда. В отличие от массовых фамилий на -ян (например, Петросян), Думоян не имеет очевидной связи с христианскими именами или ремёслами, что делает её более загадочной для этимолога.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Думян, Думов — показывает, что основа могла адаптироваться под русскую модель (-ов) или остаться в армянской. Думоян, с суффиксом -оян, встречается реже, чем просто Думян, и может указывать на диалектное произношение (например, в карабахском диалекте). Если предки носителя фамилии были крестьянами или ремесленниками, прозвище Дум могло закрепиться за старшим в роду, но точных данных о сословии нет — фамилия не даёт подсказок в виде дворянских приставок или топонимических корней.